"Hold Zone" ja "Reflow Zone" SMT-juotuksessa: NeoDen IN6 lämpötilakäyrän asetusopas

Johdanto

Monet T&K-insinöörit tai tuotantohenkilöstö, joka on uusi SMT-kokoonpanoon perehtynyt, kohtaavat usein juotosvirheitä, kuten epätäydellistä uudelleenvirtausta, hautakiveä, piirilevyjen värjäytymistä tai sulatteen koksausta. Tämä artikkeli yhdistääNeoDen IN6 reflow -uunin käyttöohjelaitteisto-ominaisuuksineen selittääkseen, kuinka prosessin tuottoa voidaan tehokkaasti parantaa määrittämällä oikein liotus- ja uudelleenvirtausparametrit.

"Soaking Zonen" ja "Reflow Zone" prosessiroolit

Asianmukaisten lämpötilaparametrien kalibroimiseksi on ensin ymmärrettävä juotospastassa eri lämpötilavyöhykkeillä tapahtuvat fysikaaliset ja kemialliset muutokset.

1. Soaking Zone: lämpötasapaino ja virtauksen aktivointi

NeoDen IN6 käyttöoppaan teoreettisen mallin mukaan liotusvyöhyke seuraa tyypillisesti esilämmitysvyöhykettä ja edeltää sulamispistettä. Normaalille lyijyttömälle-juotepastalle tämä vyöhyke on yleensä asetettu 150 asteen ja 190 asteen välille. Tässä vaiheessa PCB käy läpi kaksi avainprosessia:

• Levyn lämpötoleranssin vähentäminen:Piirilevy sisältää pienten vastusten ja kondensaattoreiden (kuten 0402-komponenttien) lisäksi myös lämpöä -absorboivia komponentteja, kuten suojakuoria tai BGA-siruja. Liotusvyöhykkeen ansiosta koko levy pysyy tässä lämpötilassa 60–120 sekuntia, jolloin suuret komponentit imevät lämpöä täysin, minimoiden lateraaliset lämpötilaerot ja valmistelevat levyn palautusvyöhykkeelle pääsyä varten.
• Fluxin aktivointi:Flux alkaa aktivoitua 150 asteessa, kastelemalla tyynyt ja johdot ja poistaen oksidikerroksen metallipinnoilta. Jos isoterminen viipymäaika on liian lyhyt, vuo ei reagoi täysin, mikä johtaa tyhjiin tiloihin tai huonoon kostutukseen. Jos isoterminen viipymäaika on liian pitkä, juoksute haihtuu ennenaikaisesti, mikä aiheuttaa metallin toissijaista hapettumista ja johtaa kylmäjuoteliitoksiin tai koksaan.

2. Reflow Zone: Luotettavien juotosliitosten muodostaminen

Reflow-alue on korkein lämpötila uunin sisällä. SAC305:n teoreettinen sulamispiste on 217 astetta; kun substraatti tulee tälle vyöhykkeelle, sen lämpötila ylittää nopeasti sulamispisteen saavuttaen huippulämpötilan 240–250 astetta.

• IMC-kerroksen muodostuminen:Nestemäinen juote reagoi kuparialustan kanssa muodostaen metallien välisiä yhdisteitä (IMC-kerros, kuten Cu6Sn5). Ihanteellinen IMC-kerroksen paksuus tulisi säätää välillä 1-3 mikrometriä juotosliitosten mekaanisen lujuuden ja sähköisen luotettavuuden varmistamiseksi.
• Nesteen pitoaika (TAL):Aikaa, jonka piirilevy pysyy 217 asteessa tai sen yläpuolella, tulisi tyypillisesti säätää välillä 45-90 sekuntia. Liian korkeat huippulämpötilat tai liian pitkä TAL johtavat liian paksuun IMC-kerrokseen (yli 5 mikrometriä), jolloin juotosliitos tulee hauraaksi. Jos lämpötila tai aika on riittämätön, IMC ei muodostu kunnolla, mikä voi helposti johtaa kylmiin juotosliitoksiin.

NeoDen IN6 -parametrien määritysopas

NeoDen IN6reflow-uunissa on 6 lämmitysvyöhykettä (3 ylempää ja 3 alempaa). Yhdessä täysin kuuman-ilman konvektioon ja alumiiniseoksesta valmistettuihin lämmityslevyihin se pystyy ohjaamaan sivuttain tapahtuvia lämpötilavaihteluita ±1 asteen tarkkuudella. Ohjauspaneeli tukee 16 sarjaa ohjelmoitavaa lämpötilaprofiilia.

• Vinkkejä{0}}parametrien hienosäätöön:Kun "Dynamic Preheating Control" on otettu käyttöön IN6-järjestelmässä, lämpötasapaino saavutetaan noin 25 minuutissa lämpötilansäädön tarkkuudella ±0,2 astetta. Kuljetinhihna tukee nopeuden säätöä välillä 5-30 cm/min. Koska lämmityskammion nettopituus on 680 mm, kokonaisaika uunissa (min) on laskettu 68,0 cm / kuljetinhihnan nopeus (cm/min). Kun testataan monikerroksisia korkeatiheyksisiä levyjä ja havaitaan, että vakiolämpötila-alue

Yleisten vikojen vianmääritys ja säännöllinen huolto

Alkuperäisen valmistajan käsikirjan juotosvikojen analyysitaulukon perusteella prosessiparametriongelmat voidaan tunnistaa ja korjata analysoimalla juotosliitosten ulkonäkö sen jälkeen, kun ne ovat poistuneet uunista.

1. Vian vastatoimet

• Juotosliitosten hiiltyminen ja kellastuminen:Osoittaa ylikuumenemista uunin sisällä. Tämä johtuu tyypillisesti liian korkeasta huippulämpötila-asetuksesta paluuvirtausvyöhykkeellä tai liian hitaasta kuljetinhihnan nopeudesta, mikä johtaa liialliseen viipymäaikaan. Ratkaisu on lisätä kuljetinhihnan nopeutta tai laskea asetettua lämpötilaa.
• Kylmä juotosliitokset tai epätäydelliset juotosliitokset:Tämä osoittaa riittämättömän kokonaislämmön absorption kammion sisällä tai "kuuman ilman varjovaikutelman", jonka aiheuttavat suuret -tilavuuskomponentit. Ratkaisu on ensin vähentää kuljettimen nopeutta lämmitysajan pidentämiseksi. Jos paikallisia kuolleita kohtia on edelleen, lisää alemman lämmitysvyöhykkeen osuutta asianmukaisesti varjovaikutuksen lieventämiseksi hyödyntämällä ylä- ja alaosan lämpötilaeroa.

2. Ohjeet tasaiseen-tilalliseen laitteiston ylläpitoon

Atäys-kuuma-ilman uudelleenvirtausjuottojärjestelmäriippuu asianmukaisesta laitteiston huollosta.

• Vetolaakerien voitelu:Koska uunin sisäosa on jatkuvasti alttiina korkean lämpötilan{0}}säteilylle, tavallisella voiteluöljyllä on taipumus hiiltyä ja muodostua kerrostumia, mikä saa laakerit takertumaan. Takeroituneet laakerit voivat saada verkkohihnan tärisemään. hetken, jolloin juotospasta on nestemäisessä eutektisessa tilassa, pienetkin tärinät voivat helposti aiheuttaa komponenttien siirtymistä tai vahingoittaa herkkää IMC-rakennetta. Käsikirja vaatii nimenomaisesti korkean lämpötilan-voiteluöljyn käyttöä. On suositeltavaa huoltaa laakerit 100 käyttötunnin välein käyttämällä korkean lämpötilan-rasvaa, joka on 300 astetta tai korkeampi.
• Savunsuodatusjärjestelmän huolto:Sisäänrakennetun{0}}aktiivihiilisuodatinpatruunan normaali käyttöikä on 8 kuukautta. Kyllästynyt tai tukkeutunut suodatinpatruuna lisää ilmakanavan vastapainetta ja pienentää kuuman ilman virtausnopeutta kammiossa. Tämä ei johda vain epätasaiseen lämmön jakautumiseen, vaan saa myös mikroprosessorin PID-lämpötilansäätöalgoritmin reagoimaan hitaasti, mikä johtaa vaihteluihin lämpötilakäyrässä. Vaihda suodatinpatruuna irrottamalla 12 ruuvia laitteen takana.

Johtopäätös

Vakiolämpötilavyöhykkeen ja palautusvyöhykkeen parametrien oikea kalibrointi on olennaista SMT-juoteliitosten luotettavuuden varmistamiseksi. HyödyntämälläNeoDen IN6:t moni-lämpötila-vyöhykelaitteisto-arkkitehtuuri ja lämpötilan säätöjärjestelmä, standardoimalla lämpötilagradientteja ja kuljetinhihnan nopeuksia ja noudattamalla tarkasti päivittäisiä laitteiden tarkastuksia, voit tehokkaasti hallita prosessin vaihteluita ja parantaa juotoksen tuottoa pienen-eräkoetuotannon aikana.